淺析自動焊接設(shè)備在全位置焊中的應(yīng)用價值

【摘要】在鍋爐、電站設(shè)備以及石油化工等安裝以及制造過程中，管道與管板結(jié)構(gòu)環(huán)縫之間對接位置均需要實施全位置焊接，在這種情況下，為確保焊接質(zhì)量與品質(zhì)，在全位置焊中應(yīng)用自動焊接設(shè)備也變得特別重要。自動焊接設(shè)備不僅可使生產(chǎn)成本得到相應(yīng)的降低，同時還可使焊接工作人員勞動強度得到減輕，使組焊工作效率得到提高。本文就自動焊接設(shè)備在全位置中的應(yīng)用價值進行研究與分析。

【關(guān)鍵詞】自動焊接設(shè)備；應(yīng)用；價值；全位置焊

一、引言

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展速度的加快，信息技術(shù)水平的逐步提高，國內(nèi)管道的建設(shè)速度也隨加快，不同類型的自動焊接設(shè)備也隨之出現(xiàn)。下面筆者就自動焊接設(shè)備在全位置焊中的應(yīng)用進行詳細(xì)地闡述，在分析其應(yīng)用價值的同時，結(jié)合自動焊接設(shè)備在全位置焊接中應(yīng)用所存不足，提出相應(yīng)的防止措施。

二、實例與自動焊接設(shè)備的概述

（一）實例

天然氣西氣東輸這一工程，其全長為4000多千米，其中輸氣壓力設(shè)計為10MPa，而輸氣管道的直徑為1016毫米。為確保管道焊接整體質(zhì)量，在建設(shè)過程中，建設(shè)方要求在焊接上應(yīng)采取全自動焊機。

（二）自動焊接設(shè)備

第一，自動焊接設(shè)備為控制系統(tǒng)、焊接機頭以及行走環(huán)行導(dǎo)軌所構(gòu)成，其中控制系統(tǒng)由包含控制箱以及微型計算機，微型計算機主要由輸入接口、主機、輸入設(shè)備、鍵盤、輸出接口以及顯示器等所構(gòu)成；而控制箱則主要由焊接位置控制各模板、輸入接口電路、輸出接口電路以及功率驅(qū)動電路所構(gòu)成。

第二，控制焊接參數(shù)的各按鍵以及旋鈕均集中于焊接機頭或者控制盒上，焊接各參數(shù)的調(diào)整以及改變均需要借助于這些按鍵以及旋鈕來完成。此外，該設(shè)備所用焊接電源為弧焊電源。

第三，在焊接位置的控制上，主要是通過弧壓（解釋：產(chǎn)生電弧的導(dǎo)電電極兩端的電壓，簡單地講就是電弧兩端的電壓）控制模板、焊槍位置信號、機械電弧擺動模板以及送絲控制模板的利用來實現(xiàn)控制。在實施焊接，需要工作人員跟隨著焊接機頭適時地調(diào)整焊槍位置。

第四，實施焊接作業(yè)的主要部件為焊接機頭，當(dāng)實施管道的全位置焊工作時，為確保焊接質(zhì)量，在焊接中焊接機頭應(yīng)該作復(fù)合運動，確保焊槍保持在一定姿態(tài)中。然而由于受到焊接機頭運動自由度的影響以及限制，復(fù)合運動一般不容易實現(xiàn)。對此，在制定與明確焊接參數(shù)時，需要借助于工藝試驗，通常情況下，采取分段方式。此外，因在全自動焊接作業(yè)中，工作人員需跟隨焊接機頭調(diào)整焊槍位置，因此焊接工藝上還需進一步進行研究。

三、自動焊接設(shè)備技術(shù)分析

第一，當(dāng)前在全位置焊中均采取的一種組合方式，即焊接機頭與導(dǎo)軌相結(jié)合，借助于其往復(fù)運動移動控制焊槍。由于在以往研制自動焊接設(shè)備時，其側(cè)重點為焊接工藝改變以及實現(xiàn)，在焊接質(zhì)量控制上，一般認(rèn)為主要在明確焊接工藝上，對此，所存焊接工藝相對比較多，而對于影響焊接質(zhì)量焊縫跟蹤機械這一部分的內(nèi)容并不是很重視。自動焊接設(shè)備作為一種集機電為一身的產(chǎn)品，需從焊接工藝、機電以及自動控制等多方面來研究以及開發(fā)。近年來，隨著移動存儲器的出現(xiàn)以及廣泛應(yīng)用，可將焊接工藝儲存在硬盤或者光碟上，借助于微型計算機將其轉(zhuǎn)存至全自動焊接設(shè)備中，同時所節(jié)省出的這些存儲器還可存儲更多焊縫跟蹤控制程序，當(dāng)實施自動焊接作業(yè)時，可全面控制焊縫跟蹤，而在此時存儲過多焊接工藝也變得沒有任何實用價值。

第二，據(jù)統(tǒng)計目前在國內(nèi)自動焊機上，所采用的方式均為導(dǎo)軌，焊接機頭沿著導(dǎo)軌移動實施焊接，在焊接機頭控制上，主要是通過反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)來實施控制，但是在實質(zhì)上并非這樣。由于焊槍位置中傳感器并未安裝于焊槍上，對于焊接位置所實施的檢測主要是借助于安裝于直流電機軸上的這一光電傳感器來是實現(xiàn)的，通過測量直流電機的轉(zhuǎn)速，對焊槍位置以及姿態(tài)進行間接的檢測，當(dāng)直流電機轉(zhuǎn)速通過減速器的應(yīng)用減速以后，就會驅(qū)動焊槍結(jié)構(gòu)的運動并跟蹤焊縫，對弧長實施調(diào)節(jié)。因傳速器傳動鏈在傳動上存在著一定的誤差，而在此時光電傳感器所檢測到的信號也會相應(yīng)的出現(xiàn)誤差，不可將焊槍姿態(tài)以及位置真實地反應(yīng)出來。

第三，據(jù)統(tǒng)計，目前國內(nèi)這些自動焊接設(shè)備在焊槍位置控制上，均采取的是負(fù)反饋控制方式，借助于直流電機驅(qū)動來實施控制。其中在電路控制上負(fù)反饋的應(yīng)用如下：電弧電壓與電壓通過傳感器所檢測的各信號和基準(zhǔn)值對比以后，再借助于運算放大器將其放大，并將功率放大，由電路來驅(qū)動直流電機，以此實施控制。在上述這一過程中，因運算放大器（運算放大器是指具有較高放大倍數(shù)的電路單元）與集成電路或多或少存在著一定的漂移問題，簡而言之就是當(dāng)工作溫度不斷上升以后，集成電路或者運送放大器原來這一穩(wěn)定工作點就會移動，造成直流電機電壓值發(fā)生改變，繼而導(dǎo)致轉(zhuǎn)速發(fā)生變化。因直流電機屬于電壓控制型的一種執(zhí)行元件，其轉(zhuǎn)速高低在一定程度上決定了加于直流電機控制電樞上的電壓值，不管是那一種電壓值發(fā)生變化，均有可能造成直流電機轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，繼而造成焊槍位置發(fā)生偏離。

經(jīng)過上述內(nèi)容的分析，為確保西氣東輸這一工程中的管道焊接質(zhì)量得到保障。在選用設(shè)備時，筆者認(rèn)為必須要注意三個方面的內(nèi)容，即自動控制方式、機械結(jié)構(gòu)以及電氣執(zhí)行元件等，同時還要加強焊接工藝的控制，將焊接工藝、機械、自動控制以及電氣等有機結(jié)合，以此確保全位置自動焊接質(zhì)量。

四、自動焊接設(shè)備在全位置焊中的應(yīng)用以及價值

第一，在全位置焊中應(yīng)用自動焊接設(shè)備，焊接執(zhí)行部件采取旋轉(zhuǎn)副驅(qū)動的方式，對焊槍姿態(tài)進行靈活且合理地改變，有利于全位置焊接工作的進行。同時在驅(qū)動相同焊接執(zhí)行部件的時候，還可減小電機功率。在應(yīng)用中，最好將焊接位置上傳感器安裝于末級減速軸，以此對焊槍位置進行檢測，采取這種安裝方式，所獲控制精度相對較高。此外，借助于全自動焊接設(shè)備上這一存儲器，對部分焊接工藝的參數(shù)以及焊縫跟蹤控制程序等進行存儲，將焊接工藝參數(shù)儲存于弧焊電源中，以此使弧焊電源所具優(yōu)勢更好地發(fā)揮，通過兩者配合，有效地解決在全位置自動焊接作業(yè)中可能出現(xiàn)的各種質(zhì)量問題。

第二，在焊槍驅(qū)動上借助于步進電機（步進電機是指把電脈沖信號轉(zhuǎn)變成為角位移或者線位移的一種開環(huán)控制元步進電機件）來實施驅(qū)動，這種電機可把數(shù)字輸入脈沖型號進行有效地轉(zhuǎn)換，將其轉(zhuǎn)換成為一種旋轉(zhuǎn)運動，該元件自身的精度較高，不僅不會出現(xiàn)漂移問題，同時也不會出現(xiàn)累計誤差等問題。在全位置焊接中應(yīng)用這一元件，不僅不會使轉(zhuǎn)速發(fā)生改變，同時控制頻率信號也比較穩(wěn)定，焊槍位移也更為準(zhǔn)確。

第三，在全位置焊接作業(yè)中，將焊接機頭與弧焊電源有機結(jié)合，不僅能夠達到全位置自動焊接的目的，同時在一定程度上還可使自動焊接設(shè)備價格得到降低。通過這種方式，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)自動焊接，同時還可借助于弧焊電源以及半自動焊槍的利用來實施半自動焊接。

五、自動焊接設(shè)備常見的焊接缺陷以及防止策略

第一，氣孔。在全位置焊中應(yīng)用自動焊接設(shè)備時，氣孔是一種比較常見的問題，導(dǎo)致該問題產(chǎn)生的原因有很多，比如焊材自身的原因、操作不當(dāng)、環(huán)境原因等。鑒于此，為有效地防止這一問題，在實施焊接時，應(yīng)加強氣體的保護，焊接溫度不可過高，嚴(yán)格按照比例以及相關(guān)要求來充裝氣體，確保充裝純度達到要求。同時還要注意施焊場地周圍的環(huán)境，若施工場地的風(fēng)速每秒超過8米，應(yīng)用防風(fēng)棚來實施防護，且環(huán)境濕度不可過大。此外，為確保施焊位置保持干燥，可利用環(huán)形火焰加熱器或中頻感應(yīng)加熱器來實施加熱。

第二，未熔合。在焊接中，未熔合這一問題一般常出現(xiàn)于立焊位置，導(dǎo)致該問題的原因有焊道打磨形狀不正確、在焊接時偏離焊縫或者焊槍擺動的寬度不夠合理等。鑒于此，在焊接過程中，在實施焊道打磨作業(yè)時，應(yīng)盡量打磨平整。同時在焊接之前，還應(yīng)對焊絲進行仔細(xì)地觀察，察看其擺動寬度是否正確。此外，在焊接過程中，如發(fā)現(xiàn)焊接熔池和焊道中心出現(xiàn)偏離，應(yīng)及時實施調(diào)整，以免出現(xiàn)未熔合問題。

此外，本文所闡述的這一自動焊接設(shè)備主要應(yīng)用于焊條電弧焊、埋弧自動焊、電阻焊、氣體保護焊以及電渣焊等，不適合應(yīng)用于真空電子束焊、摩擦焊等，真空電子束焊是指利用一種高速運動束流撞擊工件，使動能轉(zhuǎn)變成為熱能，以此使工件熔化并形成焊縫，這種焊接方式對于焊接設(shè)備的要求較高，本文所闡述的這一設(shè)備滿足不了其焊接需求。而摩擦焊則是指通過焊件表面互相摩擦所產(chǎn)生的熱量使端面達到一種熱塑性狀態(tài)，接著再完成焊接的一種壓焊方式，若在該焊接中采用自動焊接設(shè)備，比較浪費。

結(jié)束語

綜上所述，在全位置焊接中合理且科學(xué)地應(yīng)用焊接設(shè)備，不僅可使生產(chǎn)成本得到降低，使勞動強度得到減輕，同時還可使焊接效率以及質(zhì)量得到提高，所具應(yīng)用價值較高，值得推廣以及應(yīng)用。

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